草原田鼠是单配制的典范。与大多数其他哺乳动物不同，这些可爱、似鼠的生物通常会结伴终生，共同抚养幼崽，并在它们的巢穴中依偎在一起。在本周发表在《自然》杂志上的一系列实验中，研究人员报告称，他们已经查明了一个可能驱动这些社会关系形成的特定大脑回路。更重要的是，他们发现他们可以操纵这种情感：当他们人为地激活该大脑通路时，即使在没有性行为（通常是先决条件）的情况下，也刺激了草原田鼠形成配对关系。
他们确定的这个大脑回路 ранее 曾与学习联系在一起，这表明社会结合本身是一种心理训练形式。埃默里大学的资深作者罗伯特·刘说，现在的希望是，如果同样的基本结合机制在人类身上也起作用，医生有朝一日可以对那些在这方面有障碍的人进行治疗性地增强这些通路。
到目前为止，大多数社会结合研究都集中在神经递质催产素和血管加压素上——这两种激素在社会关系的形成中起着关键作用。但刘说，这项新发现将这项工作向前推进了一步，准确地绘制出当动物进行导致长期关系的积极社交互动时，特定大脑区域之间究竟发生了什么。
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这项工作取决于田鼠行为的一些独特方面：草原田鼠的互动与它们的近亲——小鼠和大鼠——的互动大相径庭。大多数小鼠或大鼠在与陌生的同伴放在一起时，会非常强烈地调查这个陌生者。然而，当这些相同的啮齿动物再次被放在一起时，访客会忽略这个不再新鲜的动物。
相比之下，草原田鼠每次接触同伴都会花费
为了弄清楚大脑中发生了什么使熟悉的田鼠随着时间的推移变得更具吸引力，刘和他的同事将电极植入 15 只雌性草原田鼠的大脑中，并测量了局部场电位，这是电极附近数千个神经元活动的读数。电极被放置在内侧前额叶皮层 (mPFC) 和伏隔核 (NAcc) 中，这两个大脑区域已知在解剖学上是相连的，并且 ранее 与社会结合有关。与此同时，对照组的田鼠的电极植入在 mPFC 和物理上靠近 NAcc 的区域，但其活动与 NAcc 无关。这些田鼠都没有 ранее 与伴侣形成配对关系，研究人员只调查了异性恋配对。
在采集这些基线大脑测量数据后，研究人员将每只雌性田鼠与一只陌生的雄性田鼠放在同一个笼子里，并在记录雌性田鼠神经活动的同时收集视频。记录显示，mPFC 和 NAcc 神经元都以相同的低频率显示振荡性大脑活动。“这被称为相干性，它表明[这两个大脑区域]可能在相互交流，”刘说。此外，记录显示 mPFC 中的神经元放电调节了 NAcc 活动：他说，该回路被激活得越强烈，草原田鼠开始与伴侣依偎的速度就越快。大多数田鼠在被放在一起后不久就发生了性行为，这使得沿着这条通路的神经放电进入超速运转状态。“我们认为交配往往会增强回路的活动，并在某种程度上帮助动物转向变得亲近，”刘说。
快速约会
接下来，研究小组想测试激活这个回路是否可以在没有交配的情况下驱动结合行为。为了做到这一点，他们使用了光遗传学——这是首次将这种强大的技术用于研究草原田鼠。他们将携带通道视紫红质 2 基因的病毒注射到 12 只雌性草原田鼠的 mPFC 中，通道视紫红质 2 是一种蛋白质，当受到光刺激时，会导致神经元“放电”。（对照组的 10 只雌性田鼠接受了注射，注射的是一种非活性蛋白的基因。）
然后，研究人员在 NAcc 上方放置了一个微小的光纤灯丝，以便光闪烁仅促使从 mPFC 延伸出来的神经元放电。然后，他们设计了一个特殊的笼子，将一只雄性田鼠“关”在雌性田鼠的笼子里。“它们可以看到、闻到和听到对方；它们只是无法发生性关系，”刘说。每当雌性田鼠靠近雄性田鼠时，研究人员就会使用与他们早先记录中看到的频率模式相匹配的频率模式来刺激 mPFC 到 NAcc 的输入。
通常，草原田鼠不会在仅仅间接接触而没有身体接触的情况下形成结合关系。但对 mPFC-NAcc 回路进行光遗传学刺激的第二天，雌性田鼠更喜欢它们的“牢笼”伴侣，而不是陌生的雄性田鼠，这表明调节该回路足以驱动结合行为。对照组田鼠对它们的牢笼伴侣没有表现出偏好。草原田鼠通常会形成终生关系，但刘说他们只测试了光遗传学诱导的行为一天后，所以他们不知道人工结合可能会持续多久。
NAcc 是大脑奖励中心的重要组成部分，之前的研究已经证明，刺激觉醒动物（包括啮齿动物和灵长类动物）的 NAcc 会导致它们立即偏爱当时在它们附近的任何东西。“当你激活那个大脑区域时，它会让你喜欢你所看到的东西，”纽约大学的神经科学家罗伯特·弗罗姆克说，他没有参与这项研究。但是，通过使用光遗传学，研究人员不仅仅是简单地刺激 NAcc——他们有选择地开启了来自 mPFC 的输入，这些输入自然地调节了结合期间的 NAcc 活动，并且他们表明，这种激活足以形成至少是短期的结合关系。
埃默里大学的研究小组尚未检查 mPFC-NAcc 信号传导中涉及的神经递质，但他们怀疑催产素和多巴胺（大脑奖励系统中使用的神经递质）起着关键作用，他们计划接下来研究这两种神经递质。德克萨斯大学奥斯汀分校的社会结合研究员史蒂文·菲尔普斯说：“从根本上说，这教会了我们关于结合行为通常是如何发生的。”他也未参与这项工作。这种类型的回路活动 ранее 已在学习中得到证明，但“扩展到社会结合是一个合乎逻辑但非常新的见解。”